江苏大学刘国海获国家专利权
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龙图腾网获悉江苏大学申请的专利一种永磁电机高效准确的瞬时转矩分离方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115459651B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-29发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211200438.5,技术领域涉及:H02P21/00;该发明授权一种永磁电机高效准确的瞬时转矩分离方法是由刘国海;柯昊;刘正蒙;陈前设计研发完成,并于2022-09-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种永磁电机高效准确的瞬时转矩分离方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种永磁电机高效准确的瞬时转矩分离方法。包括:对于目标永磁电机建立有限元模型仿真分析后,求解该负载情况下的齿槽转矩。然后使用冻结磁导率技术分别得出仅有永磁体与电枢电流单独作用的有限元模型,分别求解永磁转矩和磁阻转矩。至此,永磁电机的转矩被完全分离成永磁转矩﹑磁阻转矩和齿槽转矩。该方法通过MATLAB编写成程序控制开源有限元软件FEMM进行建模分析,可以灵活地进行后处理,一次性高效完成转矩分离。该方法通过对于瞬时转矩的完全分离,可以分析永磁转矩,磁阻转矩和齿槽转矩在不同的负载条件下对于转矩脉动的影响。
本发明授权一种永磁电机高效准确的瞬时转矩分离方法在权利要求书中公布了:1.一种永磁电机高效准确的瞬时转矩分离方法,其特征在于,包括以下步骤, 步骤1,对于目标电机建立有限元模型并初始化; 步骤2,给电机绕组设置负载电流,求解电机负载下的有限元模型,并使用虚位移法求解齿槽转矩; 步骤3,根据步骤2求解出来的负载有限元模型使用冻结磁导率技术,在保留步骤2中所有铁质材料的磁导率后,通过将电机的负载电流设置为0,求解此时的有限元模型,得出永磁转矩; 步骤4,保留步骤2中的所有的铁质材料的磁导率后,将电机的永磁体的剩磁密度设置为0,分别求解只有交轴电流或直轴电流作用后的模型,得出永磁电机交直轴的自感和互感,然后再求解与步骤2相同的负载电流作用的模型,得出考虑交叉互感效应的磁阻转矩; 步骤5,结合步骤2-4中得到的永磁转矩,磁阻转矩和齿槽转矩,分析得出三者的瞬时波形的叠加就是负载转矩的瞬时波形,同时改变负载的电流,通过分析永磁转矩,磁阻转矩和齿槽转矩的瞬时波形,分析它们对于瞬时转矩脉动的影响; 所述步骤2中的设置负载电流通过MATLAB设立n相电流的表达式完成对电机一个电周期的仿真,完成有限元分析后,计算出整个电机所有有限元单元的磁场储能,其计算表达式为: 其中Wm是整个电机的磁场储能,即所有N个有限元单元的磁场储能之和,Bi是第i个有限元单元的磁感应强度,Vi是第i个有限元单元的体积,μ0是真空磁导率,μr是有限元单元与真空磁导率的相对磁导率; 所述步骤2中的齿槽转矩的求解公式为: 齿槽转矩的求解是磁场储能关于旋转过的机械角度的负导数,其中Tcog是求解的齿槽转矩,Wm是电机的磁场储能,θm是指电机旋转过的机械角度,Wmk和Wmk-1分别是第k步仿真步和第k-1步仿真步的整个电机磁场储能,n为电机一个电周期仿真的总步数; 所述步骤3中的永磁转矩的求解公式为: 其中Tpm是求解电机的永磁转矩,m是求解电机的相数,p是求解电机的极对数,ψdPM与ψqPM分别是在只有永磁体作用时求解使用冻结磁导率后的有限元模型的d轴和q轴的磁链,id和iq分别是求解电机d轴和q轴的电流,θe是电机旋转过的电角度。
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